Hogyan javíthatja a jel integritását az optimalizált többrétegű PCB tervezés?

1. Bevezetés: Az optimalizált szignál integritás fontossága vegyes jellegű többrétegű PCB tervezésénél

A mai gyorsan fejlődő elektronikai környezetben a kompakt, nagy teljesítményű eszközök iránti igény arra késztette a tervezőket, hogy analóg és digitális áramköröket is integráljanak egyetlen vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) -re. Ezek a lemezek működtetik mindent az intelligens ipari vezérlőktől kezdve az autóipari infotainment rendszerekig – és működésük középpontjában egy meghatározó tényező áll: jelintegritás .

A szignál integritás (SI) az elektromos jelek minőségét és megbízhatóságát jelenti, ahogy azok áthaladnak egy nyomtatott áramköri lapon. Amikor egy jel megőrzi eredeti alakját, feszültségét és időzítését az útja során, a rendszer elvárt módon működik. Ugyanakkor a nagysebességű digitális PCB részek és az érzékeny analóg PCB amikor a különböző tartományok egy vegyes jelű elrendezésen coexistálnak, a jelminőséget fenyegető veszélyek száma megszorzódik. A magas frekvenciás átmenetek, kapcsolási zaj és a parazita hatások ronthatják a jeleket – ami jelentheti átjáró beszélgetés , földugrás , és adatpontosság elvesztését. A következmények? Előre nem látható áramkörviselkedés, elektromágneses zavar ( EMI ), szabályozási problémák, valamint fájdalmas késleltetések a piacra kerülésig.

Miért olyan fontos a jelértelem (signal integrity) a vegyes jelű nyomtatott áramköri lapokon?

A vegyes jelű áramkörök egyedi SI-kihívásokkal néznek szembe, mivel a digitális áramkörök gyors élsebességeket, feszültségingadozásokat és impulzus jellegű áramokat állítanak elő, amelyek könnyedén szennyezhetik az analóg utakat. Egy véletlenszerű feszültségcsúcs egy referencia- talajsík vagy egy sérült órajel miatt pontatlan analóg méréseket, sikertelen ADC integrációt , vagy sérült adatátvitelt eredményezhet – különösen súlyos ez biztonságkritikus vagy nagy felbontású alkalmazásokban.

Gyors ténytáblázat: Miért fontos az SI a vegyes jelű NYÁK-okon

Ez az útmutató tartalmazza

Ebben a részletes útmutatóban megtanulhatja:

• Az alapokról vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) mérnöki
• Gyakorlati legjobb gyakorlatok az SI-kezeléshez (kulcsszavakkal, mint például vezérelt impedancia , differenciális pár elvezetése , és földelési stratégiák )
• 12 lépéses folyamat a teljesítmény és gyártáshatóság maximalizálásához
• Korszerű átfedés az átmenőlyukak, rétegrendszerek, csatolókondenzátorok és egyebek terén
• Hibaelhárítási tippek és esettanulmányok
• A legújabb eszközök SI szimuláció és PDN analízis

2. Mi az a vegyes jelű PCB tervezés?

A vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) egy olyan nyomtatott áramkör, amely analóg és digitális alkatrészeket integrál egyetlen hordozórétegbe. Ez az integráció lehetővé teszi a modern eszközök számára, hogy összekapcsolják a fizikai – analóg – világot a digitális környezettel, így mindenféle érzékenységű IoT-termékektől kezdve az avanzsált autóipari elektronikus vezérlőegységekig mindent lehetővé téve.

Vegyes jelű, analóg és digitális PCB-területek meghatározása

• Analóg PCB-k folyamatos jeleket kezel – például hangot, hőmérsékletet vagy feszültségszinteket. Ezek a jelek különösen érzékenyek a zajra, átbeszélésre és apró feszültségingadozásokra.
• Digitális nyomtatott áramkörök diszkrét logikai jeleket dolgoznak fel (0-kat és 1-eseket). Bár robusztusnak tűnhetnek, a digitális áramkörök – különösen a nagysebességűek – jelentős elektromágneses zavart, földugrást és egyidejű kapcsolási kimeneteket (SSO) okozhatnak.
• Vegyes jellegű nyomtatott áramkör tervezése olyan elrendezésekre utal, ahol a két világnak együtt kell működnie, így különös figyelmet igényel a jelintegritás , földelés és tápforrás-integritási kérdések.

Tipikus alkalmazások vegyes jelű NYÁK-oknál

A vegyes jelű NYÁK-ok számos küldetéskritikus rendszer alapját képezik, többek között a következőkben:

• Ipari automatizálás: Valós idejű vezérlés nagypontosságú szenzorfelületekkel.
• Autórendszer: Infotainment, akkumulátorkezelés, ADAS és motorvezérlés.
• Fogyasztói elektronika: Okostelefonok, hordható eszközök, audiókészülékek és kamerák.
• Orvosi eszközök: Pacienstfigyelők, képalkotó rendszerek és diagnosztikai berendezések.
• Kommunikáció: Útválasztók, adó-vevők, SDR és nagysebességű hálózati eszközök.

Táblázat: Példák vegyes jelű NYÁP alkalmazásokra

Miért nehéz a vegyes jelű PCB tervezése?

A fő kihívás a kezelése jelintegritás , mert:

• A digitális áramkörök gyors feszültségváltozásokat hoznak létre (nagy dV/dt, nagy di/dt), amelyek zajt indukálnak a közös földelési és tápvezetéki hálózatokon.
• Az analóg áramkörök érzékenyek az alacsony szintű zajra, akár mikrovolttartományban is, ami okozhat SNR (jel-zaj arány) romlást és THD (teljes harmonikus torzítás) az ADC-kben.
• Az órajeljelek (például amelyek a ADC integrációt -ba mennek) és az adatvonalak több tartományt kereszteznek, így felléphet átjáró beszélgetés , a visszatérő útvonal megszakításai , és időzítési hibák.
• Gyengén megvalósított földelési stratégiák és PCB rétegrendezés fokozhatja ezeket a kockázatokat, különösen sűrű többrétegű lemezeknél.

A vegyes jelű alapvető építőelemek megértése

Egy sikeres vegyes jelű PCB eléri:

• Elválasztás: Az analóg jelek digitális zajtól való mentesítését elrendezéssel, földelválasztással vagy védőgyűrűkkel.
• Megbízható átalakítás: Biztosítva, hogy az ADC-k (például 12 bites vagy 16 bites) és a DAC-k pontos, alacsony jitterrel rendelkező adatokat szolgáltassanak tiszta órajel-elosztás hálózatok és optimalizált csatolási kondenzátorok.
• Vezérelt impedancia: 50 Ω egyvezetékes vagy 100 Ω differenciális vezetékpárok kikényszerítése nagy adatátviteli sebességű nyomkövekhez mikrosávos, sztripláin vagy koplanáris hullámvezető struktúrák használatával.
• Hatékony teljesítményellátó hálózat (PDN): Szivárgás elnyomása és stabil feszültségszint fenntartása megfelelő csatolási kondenzátorokkal és teljesítménysík tervezéssel.
• Árnyékolás és EMI-kezelés: Átmenőfuratok (via) összeöltése, rézöntvény vagy Faraday-kalitka alkalmazása a kritikus érzékeny területeken.

3. Fő jelminőségi kihívások a vegyesjelű PCB-k javításánál

Robusztus tervezés vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) egy finom egyensúlyozás kérdése: az analóg érzékenység és a digitális logika könyörtelen tevékenységének gondos összehangolását igényli egy közös hordozón. Ahogy az adatátviteli sebességek nőnek és a nyomtatott áramkörök sűrűsége növekszik, a megbízható jelintegritás (SI) nemcsak nehézzé, hanem elengedhetetlenné válik. Alább bemutatjuk a fő jelintegráltsági akadályokat, amelyekkel minden vegyes jelű PCB tervezőnek számolnia kell, hogy megbízható, nagy teljesítményű termékeket hozhasson létre.

1. Áthallás és zajcsatolás

Amikor az analóg és digitális vezetékek egymás közelében haladnak, különösen hosszabb párhuzamos szakaszokon, a gyorsan változó digitális jelek zajt juttatnak a finomhangolt analóg vonalakba a kölcsönös kapacitás és induktivitás révén – ezt a jelenséget átjáró beszélgetés -nek nevezik. Nagysebességű tervezéseknél ez jelentős hibákat okozhat az analóg mérésekben, vagy torzíthatja az adatokat. A rossz differenciális pár elvezetése és illesztetlen impedanciák tovább súlyosbítják ezt a problémát.

2. Földugrás és földhurkok

Földugrás akkor lép fel, amikor a nagysebességű digitális kimenetek egyszerre kapcsolnak, ami hirtelen földfeszültség-változásokat okoz. Ezek a változások (egyidejű kapcsoló kimenetek, vagy SSO) különösen problémásak, ahol az analóg és digitális részek teljesen vagy részben megosztják a föld síkot. Ez nemcsak digitális időzítési hibákat eredményez, hanem zavarja az analóg-digitális átalakítók, műveleti erősítők és érzékeny szenzorok referenciafeszültségeit is.

Földhurkok akkor keletkeznek, amikor több földvisszatérési út is létezik, így létrejövő nemkívánatos „antennák”, amelyek zümmögést, oszcillációt vagy környezeti EMI bekapcsolódását okozhatják. Ezért földelési stratégiák —például gondos elrendezés és egypontos földelési csatlakozás—kielentkező fontosságú vegyes jelű nyomtatott áramkörök esetén.

3. Tápellátó hálózat (PDN) zaj

A tápfeszültség-síneken fellépő ingadozások, amelyeket a gyorsan kapcsoló terhelések (digitális IC-k, órajel-vezérlők) okoznak, hullámzást és zajkitöréseket generálhatnak, amelyek közvetlenül csatolódnak az analóg tápellátási vonalakhoz vagy az analóg referencia bemenetekhez. Ha elválasztó kondenzátorok nem elegendőek, helytelenül vannak elhelyezve, vagy rossz az ESR jellemzőjük, a villamos energia minősége romlik. Egy instabil PDN nemcsak a jelek integritását (SI) veszélyezteti, hanem az ADC felbontást is (jitter, SNR-csökkenés és akár funkcionális hibák formájában).

4. Impedancia-szakadások és visszatérő útvonalak megszakítása

A nagysebességű digitális jelek olyan vezérelt impedanciájú transzmissziós vonalként viselkednek (általában mikrosávos vagy szendvics-szerkezetű), és minden szakadás – például rosszul tervezett átmenő furat, csatlakozó vagy szétosztott táp/föld sík – jelek visszaverődését, állóhullámokat és impedancia-megfelelés hiányát eredményezi. Hasonlóképpen az analóg és digitális jelek visszatérő útvonalainak rövidnek, közvetlennek és szakadásoktól vagy elágazásoktól mentesnek kell lenniük, különben visszaverődések és jelvesztés fellépnek.

Táblázat: Gyakori zavarok és hatásaik

5. EMI/EMC kihívások

Elektromos-mágneses zavar (EMI) és az elektromágneses kompatibilitás (EMC) átfogó kihívások, különösen vegyes jelű elrendezések esetén. A gyors peremű digitális áramkörök EMI „kibocsátókként” működnek, míg az analóg szenzorok, RF bemenetek és ADC-k érzékeny „áldozatok”. Hiányos állvány , rossz sík elrendezés és a via összekötések hiánya miatt egy nyomtatott áramkör könnyen adóantennává válhat, ami a szabályozási tanúsítás meghiúsulásának kockázatával jár.

6. Jelidőzítési és órajel-elosztási problémák

Változó órajel-elosztás vagy túlzott órajel-jitter időzítési eltéréseket (skew) okozhat a különböző tartományok között, ami kiszámíthatatlan késleltetést, metastabilitást és adatstrobolási hibákat eredményezhet, különösen órajel-tartományváltás során. Az ADC-k és DAC-k különösen érzékenyek az órajel-zajra és jitterre, amelyek csökkentik a hatékony sávszélességet és pontosságot.

7. Elégtelen szimuláció és előzetes elrendezési elemzés

A modern NYÁK-összetettség miatt veszélyes a tervezést megfelelő SI szimuláció és teljesítmény-integritás (PI) elemzés nélkül végezni. Szimulációs eszközök (mint például a HyperLynx, Ansys SIwave, Keysight ADS) lehetővé teszik a tervező számára, hogy előre lássa és kijavítsa a finomabb problémákat – mint például a hosszeltérések, visszatérő útvonalak szakadásai, parazita kapacitások és hőfókuszok – még a gyártás megkezdése előtt.

4. Ajánlott eljárások és főbb szempontok

Tervezése egy vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) kiemelkedő jelintegritás részletes, átfogó megközelítést igényel. Minden döntés – a rétegrendtől kezdve a teljesítményelosztásig – befolyásolhatja a nyomtatott áramkör végső teljesítményét a valós alkalmazásban. Ebben a szakaszban olyan alapvető, azonnal alkalmazható ajánlott eljárásokat ismerhet meg, amelyek figyelembe veszik a tervezés alapelveit, valamint az analóg/digitális integráció speciális technikáit.

1. A lemezszétválasztás korai tervezése

A funkcionális elkülönítés elengedhetetlen. Rendeljen hozzá kijelölt területeket analóg PCB és digitális PCB az áramkörök a séma rögzítése és az elrendezés tervezése során. A fizikai távolság jelentősen csökkenti a zajcsatolást, a földi pattogást és a kereszthatásokat a tartományok között. Egy jó szabály: soha ne vezessen digitális órajel- vagy nagysebességű adatjeleket érzékeny analóg alkatrészek alatt vagy közelében.

Kulcsfontosságú lépések:

• Helyezze az ADC-t, szenzorokat és analóg erősítőket olyan messzire, amennyire csak lehetséges az oszcillátoroktól, FPGA-któl, kapcsoló szabályozóktól és nagyfrekvenciás kristályforrásoktól.
• Igazítsa a főbb digitális adatbuszokat úgy, hogy merőlegesek legyenek a kritikus analóg jelek útvonalaira a kapacitív csatolás korlátozása érdekében.

2. Optimalizálja a NYÁK-rétegstruktúrát

PCB rétegrendezés mindenre hatással van, az EMI-immunitástól az impedancia-szabályozásig. Alkalmazzon olyan rétegszerkezetet, amely a nagysebességű jelrétegeket szilárd, folyamatos földi (és szükség esetén tápfeszültség-) síkok közé foglalja. Ez nemcsak vezérelt impedanciájú transzmissziós vonalakat hoz létre, hanem rövid, közvetlen visszatérő utakat biztosít a gyors tranziens áramok számára.

3. Földelési stratégiák

A földelés a vegyes jelű jelminőség alapja. Általában két fő irányzat létezik:

• Egyetlen ponton történő (csillag) földelés: Külön csomópont köti össze az analóg és digitális visszatérő áramköröket ellenőrzött módon – különösen hatékony alacsony és közepes frekvenciájú terveknél.
• Folyamatos földelő sík: Magasabb sebességű/gyakoriságú tervezéseknél egy szilárd, folyamatos réz sík óvatos szegmentálással (ha szükséges) biztosítja a legrövidebb visszatérési utakat és a legalacsonyabb EMI-kibocsátást.

Legjobb földelési technikák vegyes jelű nyomtatott áramkörökön:

• Kerülje a földhurkokat azáltal, hogy minden áramköri funkció számára egyetlen visszatérési utat biztosít.
• Ne osztogassa meg céltalanul a földelő síkokat. Csak akkor ossza meg, ha feltétlenül szükséges, és mindig egyetlen, alacsony impedanciájú pontnál kapcsolja össze az ADC vagy a fő konverter alatt.
• Használjon védőgyűrűket vagy réz kitöltéseket nagy impedanciájú analóg vezetékek és kritikus analóg áramkörök körül a további árnyékolás érdekében.

4. Impedancia szabályozása és differenciális pár elrendezés alkalmazása

A nagysebességű digitális nyomvonalakat úgy kell vezetni, hogy vezérelt impedancia illeszkedjenek az interfész követelményeihez (tipikusan 50 Ω szimmetrikus, 100 Ω differenciális). Ez minimalizálja a jelvisszaverődéseket és az állóhullámokat. Differenciális jelzésnél (Ethernet, LVDS, USB, HDMI) a nyomvonalak távolsága és hosszának igazítása elengedhetetlen.

5. Biztosítson megbízható teljesítményelosztást és áramkörök szétválasztását

A maga teljesítményellátó hálózat (PDN) komoly mérnöki figyelmet érdemel.

• Használjon külön szabályozókat vagy szűrt tartományokat az analóg és digitális feszültségsínek számára. Alacsony zajú LDO-k (lineáris szabályozók) az analóg, kapcsoló ütemű szabályozók (SMPS) a digitális terhelésekhez, szükség szerint szűrve.
• Stratégiai helyen helyezzen el szétválasztó kondenzátorokat (több értékkel a magas/alacsony frekvenciás szűréshez), amilyen közel csak lehetséges az IC-tápfeszültség csapokhoz. Alacsony ESR-jű kondenzátorokat válasszon, és használjon kerámia többrétegű kondenzátorok keverékét (0,01 μF, 0,1 μF, 1 μF stb.).
• Ferritgyűrűk alkalmazása vagy kis szigetelő tekercsek az analóg és digitális síkok/sínelemek között.

Példa csatolási táblázat

6. Az EMI/EMC kezelésének elsőbbsége

Alkalmazzon többrétegű megközelítést:

• Használjon árnyékoló dobozokat és fém házakat a nagy kockázatú analóg és RF szakaszokhoz.
• Átmenőlyukas fűzés (rendszeresen elhelyezett földi átmenőfuratok) az analóg szakaszok körül és a lemez szélei mentén lekötik a visszatérő áramokat, csökkentve az EMI „szivárgását”.
• Körültekintő órajel-útvonalválasztás : Az órajelvezetékek rövidek legyenek, kerüljék az analóg területeket, és földi nyomokkal vagy síkokkal legyenek árnyékoltak. Ne vezesse az órajeleket résekkel vagy szétosztott földi területeken keresztül, hogy elkerülje a sugárzást.

7. Érvényesítse szimulációs eszközökkel és DFM ellenőrzésekkel

Ne találgasson – szimuláljon! Használja a SI szimuláció és PDN analyzer eszközöket (például HyperLynx, Ansys SIwave, Cadence Sigrity vagy beépített eszközöket az Altium/OrCAD programokban) a következők értékeléséhez:

• Jel síkdiagramok
• Áthallás-előrejelzések
• Visszatérő útvonal integritása
• Teljesítmény- és földi hullámzás
• Hőmérsékleti csúcsok / hőkezelés

5. 12 lépés egy optimalizált, hatékony vegyes jelű PCB tervezéshez

Mestersége jelintegritás egy gyakorlatias, lépésről lépésre történő folyamattal tervezni vegyes jelű nyomtatott áramkörök amelyek megbízhatóan működnek a valós körülmények között. Alább bemutatunk 12 bevált lépést – mindegyik az iparág legjobb gyakorlatait, gyakori buktatóit és alkalmazható mérnöki ismereteket tükrözi.

1. lépés: Az analóg és digitális részek elkülönítése már korán

1.1 Az analóg és digitális tartományok azonosítása

• Elemezze az ön kapcsolási rajzát a komponensek kategorizálásához tisztán analóg, digitális vagy vegyes jelű (például ADC-k, DAC-k, CODEC-ek) elemként.
• Jelölje meg minden áramkör funkcióját: alacsony zajú analóg, digitális logika, nagysebességű órajel, stb.

1.2 Stratégiai elhelyezés

• Testilegen válassza szét az analóg és digitális területeket a nyomtatott áramkör elrendezésén.
• Az analóg jeleket vezesse el a digitális buszoktól, és kerülje a digitális nyomkövet az analóg IC-k alatt.
• Selyemnyomtatással vagy rézjelöléssel jelezze a határokat, segítve ezzel a szerelést és hibakeresést.

2. lépés: Válasszon alkatrészeket megfelelő interfészekkel

Különböző alrendszerek integrálásakor a megfelelő interfészprotokoll kiválasztása javítja az teljesítmény és jelintegritás .

Gyakori interfészek és legjobb alkalmazási esetek

3. lépés: ADC-funkcionalitás javítása pontos mérés érdekében

3.1 Válassza ki a feladathoz illő ADC-t

• Fontolóra venne fő ADC-jellemzők : Felbontás (12, 16, 24 bit), SNR, THD, maximális mintavételi frekvencia, bemeneti impedancia, referenciafeszültség-stabilitás.
• Válasszon az alkalmazáshoz illő architektúrát: SAR, Sigma-Delta vagy Pipeline ADC-k.

3.2 Stabil órajel biztosítása és a zajforrások elszigetelése

• Alacsony jitteres oszcillátorok használata. Az órajel-jitter csökkenti a hatékony bitszámot (ENOB) a nagysebességű ADC-knél.
• Az órajel nyomvonalakat fizikailag el kell szigetelni a zajos digitális buszoktól.
• Az ADC tápfeszültségét alacsony ESR-ű kondenzátorokkal kell lekoppolni.

3.3 A referenciafeszültségek tisztán tartása

• A referencia-kondenzátorokat (10–100 µF, valamint 0,1 µF kerámiai) közvetlenül az ADC Vref bemenete közelében kell elhelyezni.
• A referenciajeleket körbevevő védőgyűrűk tovább csökkentik a zajcsatolást.

4. lépés: Hatékony NYÁK-rétegstruktúra tervezése

Egy gondosan megtervezett PCB rétegrendezés képezi a vegyes jelű rendszerek sikerének alapját.

• A nagysebességű jelrétegeket szilárd referenciapontok mellett helyezze el.
• Kerülje a föld- vagy tápfeszültség-síkok szétvágását az útvonalazott jelek alatt.
• Tartsa fenn a szimmetriát a rétegrendben, hogy minimalizálja az elhajlást/torzulást, és támogassa a krosstalk-csökkentést.

5. lépés: Hatékony földelési stratégiák implementálása

• Egyetlen ponton történő csatlakozás az analóg és digitális földelések között (általában az ADC-nél).
• Szilárd, széles rézöntvényeket / íveket használjon a földelési utakhoz – csökkentse a ellenállást és induktivitást.
• Alkalmaz védő nyomkövet és rézöntvények az érzékeny analóg jelek körül.

6. lépés: Az áramellátás és áthidalás optimalizálása

6.1 Különálló tápegységek használata

• Válassza szét az analóg és digitális síneket. Használjon LDO-kat az analóg, kapcsoló/ferrit szűrést pedig a digitális részhez.
• ADC-k és egyéb nagy pontosságú alkatrészek szállítása a lehető legtisztább sínvezetékről.

6.2 Árnyékoló kondenzátorok zajszűréshez

• Helyezzen fel minden IC-nél nagyfrekvenciás (0,01–0,1 µF) és térfogati (1–10 µF) MLCC-k kombinációját.
• Csökkentse a hurokterületet úgy, hogy a kondenzátorok és a csatlakozópontok közötti nyomkövet a lehető legrövidebbre méretezi.

7. lépés: Analóg és digitális nyomkövek hatékony elvezetése

• Soha ne keresztezze az analóg és digitális nyomokat —tartsa meg a rétegezett, elkülönített vezetést.
• Kerülje magas sebességű nyomok futtatását visszatérő áramszakadásokon vagy szakadásokon a földön.
• Igazítsa a nyomhosszakat magas sebességű/differenciális pároknál; használjon impedancia-kalkulátorokat pontos szélességekhez.

8. lépés: Hőkezelési stratégiák alkalmazása

• Azonosítsa a hőt termelő alkatrészeket (szabályozók, nagyáramú meghajtók, processzorok).
• Használat hővezetések és dedikált rézöntvényeket (termikus padokat) használjon a hő elvezetésére belső vagy ellentétes rétegekre.
• Vegye figyelembe a kényszerített szellőztetést, hűtőbordákat vagy beágyazott rézet is, ha a teljesítménysűrűség magas.

9. lépés: Órajel-elosztás szinkronizálása és vegyes jelű tervezések javítása

• Órajel fan-out alacsony torzítású buffer segítségével.
• Az órajeleket rövid, közvetlen nyomokon keresztül vezesse, melyeket födelsínek védenek.
• Ne vezessen órajel-nyomokat szakadt födelsík felett – folyamatos alapsíkot tartsen meg.

10. lépés: Zajkezelés érdekében árnyékolás alkalmazása

• Használat Faraday-kalitka , fémből készült árnyékoló tokok vagy tömör réz dobozok különösen zajérzékeny analóg/RF részekhez.
• A leárnyékolt területek körül, valamint a nyomtatott áramkör széleinél sűrűn helyezzen el összekötő földátmeneteket (via).

11. lépés: Vegyes jelű többrétegű NYÁK tervezésének szimulációja

• Használjon SI/PI szimulációs eszközöket (HyperLynx, Ansys SIwave, Keysight ADS, Altium Designer SI) az alábbiak elemzésére:
  • Impedancia-folytonosság
  • Szemdiagramok és jitter
  • Áramzivatar
  • Visszatérő útvonal és kereszthábeszéd sebezhetőségek

12. lépés: Gyártási fájlok előkészítése és letöltése

• A rétegfelépítési rajzok, kulcsfontosságú anyagspecifikációk (pl.: réz vastagság , dielektromos állandók, átmenőfurat-típusok) áttekintése és véglegesítése.
• Biztosítanak impedancia-szabályozás és a tesztelési pontok jelölései egyértelműek a Gerber-fájlokban.
• Jelölt hivatkozások hozzáadása árnyékoláshoz, átmenőfurat-követéshez és hőelvezető átmenőfuratokhoz.
• Tartalmazza a teljes netlistát és funkcionális tesztelési hozzáférést mindkét tartományhoz.

6. Az átmenőfuratok megértése és hatásuk a jel integritására

Átmenő furatok (vias) —a rétegeket összekötő apró függőleges kapcsolatok—, amelyek gyakran alulértékelt okozói a rossz vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) jelminőségnek jelintegritás . Azonban, amikor az órajel több száz MHz fölé, sőt akár a GHz tartományba emelkedik, a via struktúra egyre jelentősebb hatással bír a transzmissziós vonal impedanciájától a krosstalk-on át a földvisszaverődésig szinte mindenre. A megbízható nagysebességű vagy analóg teljesítmény érdekében elengedhetetlen a via jellemzőinek megértése és optimalizálása.

Vias típusok és szerepük vegyes jelekkel terhelt nyomtatott áramkörökön

A vias különböző formákban fordul elő, mindegyiknek sajátos hatása van a jelminőségre:

Átvezető induktivitás és kapacitás hatása

Egy tipikus magas sebességű VSK , induktivitáson keresztül és a kapacitás együttesen ismertek parazita elemként —szándékolatlan mellékhatások, amelyek torzítják a gyors élű jeleket. Ezek a hatások különösen problémásak vezérelt impedancia (pl. 50 Ω szimmetrikus, 100 Ω differenciális) környezetekben.

Fő hatások:

• Parazita induktivitás okok:
  • Lassabb élek, magasfrekvenciás csillapodás
  • Visszaverődések, jel túllendülés és ringás
• Parazita Kapacitás okok:
  • Helyi impedancia-völgyek, torzítás gyors éleknél
  • A szoros átjáró között vagy a szomszédos síkok között fokozott átjárás

Példaként: 10 Gbps adatvonal

A 1 mm-es csúcsú (a PCB belsejében nem csatlakoztatott farok) átjáró több GHz-es rezonanciát vezethet be, ami súlyosan torzítja a 10 Gbps-es sorozati jelet. A szál eltávolítása vagy rövidítése (visszafúrás vagy vak mikrovia használata) visszahozza a jel amplitúdusát, a szemszélességet és az időzítési izgatottságot a specifikációkba.

A VIA optimalizáció és a jel integritása stratégiái

A felhasználáson alapuló optimalizálás a nagysebességű és vegyes jelű PCB-k esetében az egyik legmagasabb tőkeáttételi döntés. A következők a legfontosabb bevált gyakorlatok:

• Számlálással minimalizálni az összes kritikus nagysebességű vagy érzékeny analóg nyomvonal mentén.
• Mikrovia használat vagy rövid vakcsövek, nem pedig hosszú átjáró-csövek a GHz+-es útvonalakon.
• A szilánkokon keresztül kerülni :

• • Amennyiben lehetséges, használjon hátsó fúrást a felesleges átmenő furatok eltávolításához az aktív réteg alatt.
  • Vagy korlátozza az átmenő furat-átmeneteket „rétegről-rétegre” típusúra, zárványos végek nélkül.

• Átmenő furatok elhelyezésének optimalizálása :

• • Tartsa meg a szimmetriát a differenciális párok esetében.
  • Helyezze a nagysebességű átmenő furatokat közel a referenciaföldelési átmenő furatokhoz (varrott földelés), hogy csökkentse a hurokterületet és támogassa a visszatérő utakat.

• Közelség a földelési síkokhoz : Digitális és vegyes jelek esetén mindig helyezzen egy földelési átmenő furatot minden jelátmenő furat közelébe, csökkentve ezzel a kisugárzott EMI kockázatát.

Táblázat: Átmenő furat-optimalizálási irányelvek

Az arányosság figyelembevétele a gyártásbarátság és a jelintegritás (SI) érdekében

Az ábrázolási arány (a vezetéklyuk mélysége az átmérőhöz képest) hatással van a gyárthatóságra és a jelminőségre is. A magas arányok megbízhatatlan lemezréteget eredményezhetnek (üregek vagy nyitott hengeres furatok kockázata), és növelik a vezeték impedanciáját, különösen HDI tervezéseknél.

• Ajánlott arány: ≤10:1 szabványos átmenő lyukak esetén; sokkal alacsonyabb mikrovezetékek esetén
• Használati eset: Egy 1,6 mm vastag NYÁK esetén minimálisan 0,16 mm (6,3 mil) átmérőjű vezetéklyuk szükséges a biztonságos galvanizáláshoz

Jelintegritási példa: Mikrovezeték vs. Átmenő lyuk nagysebességű soros kapcsolaton

Egy távközlési tervező, aki egy 12 rétegű vegyes jelű háttércsatlakozó egységet fejlesztett, lecserélte a hagyományos átmenő lyukú vezetékeket egy 6,25 Gbps-os SerDes pár esetén visszafúrt vakmikro-vezetékekre. Az eye diagram jitter 31%-kal csökkent, a kereszthallás (5 GHz-en) felére csökkent, és a tervezés első körben átment az EMI tesztelésen – ezzel bizonyítva a modern vezetékstratégia közvetlen jelintegritási előnyeit.

Ajánlott eljárások összefoglalása

• Válassza ki a vezetéktípusokat és -szerkezeteket a jelintegritás igények, gyártási lehetőségek és a rétegstruktúra.
• Szimulálja (Ansys SIwave, HyperLynx vagy Altium SI eszközei segítségével) a furatcsatolásokat, rezonanciákat vagy visszaverődési kockázatokat – különösen az 500 Mbps feletti vagy kritikus analóg jeleknél.
• Mindig egyensúlyozza a szignál integritási igényeket a PCB gyártó DFM visszajelzéseivel a megbízható gyártás érdekében.

7. A földelési sík stratégiák nagysebességű és vegyesjelű PCB-knél

Megfelelően tervezett talajsík a szignálintegritás csendes őre minden nagy teljesítményű vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) . Ahogy a digitális jelek sebessége nő és az analóg pontosság javul, a földelési rendszer minden jel visszatérő útjának, az EMI elleni védelemnek, valamint az összes analóg és digitális mérés „nullvoltos” referenciájának kritikus eleme lesz. Ugyanakkor apró hibák a földelési sík elrendezésében csendben tönkretehetik akár a legfejlettebb terveket is.

A földelési sík szerepe vegyesjelű PCB-knél

Mindkét esetben analóg PCB és digitális PCB alkrendszerek, a földelési sík három alapvető funkciót lát el:

• Jelvisszatérő út: Alacsony impedanciájú, közvetlen utakat biztosít a forrás és a terhelés között mind a nagysebességű digitális, mind az érzékeny analóg jelek számára.
• EMI-eltávolítás: Folyamatos árnyékolást biztosít, amely elnyeli és tartalmazza a kisugárzott emissziókat, korlátozva ezzel az egymásra hatást belsőleg, valamint a külső zavarok felvételét.
• Referencia stabilitás: Fenntart egy állandó feszültségreferenciát, ami létfontosságú az ADC integrációhoz és pontos analóg mérésekhez.

Ajánlott gyakorlatok a födelsík kialakításához

1. Használjon szilárd, folyamatos födelsíkot

• Szenteljen meg egy teljes réteget (vagy rétegeket) a megszakításmentes földelésnek.
• Kerülje a sík bármilyen bevágását, hornyolását vagy szegmentálását jelvezetékek alatt.
  • Tény: Bármilyen horony vagy szakadás a födelsíkban egy nagysebességű vezeték alatt kényszeríti a visszatérő áramokat kerülő útvonalra, ami drasztikusan megnöveli a hurokterületet, az EMI-t és a zajérzékenységet.
• Helyezze a nagysebességű és nagy felbontású analóg áramköröket közvetlenül a referenciaföldjük feletti pozícióba, csökkentve ezzel a visszatérő „hurkokat” és minimalizálva a parazitás induktivitást.

2. Az analóg és digitális földelések elkülönítése – fegyelemmel

• Sok vegyes jelű NYÁK esetében célszerű logikailag (nem feltétlenül fizikailag) elválasztani az analóg és digitális földeléseket, és ezeket egyetlen csillagpontban – gyakran közvetlenül az ADC vagy DAC helyén – összekötni. Ez megakadályozza, hogy a zajos digitális visszatérő áramok szennyezzék az analóg referenciajeleket.
• Fizikai elválasztások alkalmazása csak szükség esetén ; soha ne válasszon el alap nélkül, és mindig biztosítson alacsony impedanciájú „hidat” a kulcsfontosságú átalakítási/csatlakoztatási pontokon.
• Kerülje az analóg és digitális földelési vezetékek hosszú, párhuzamos szakaszait, amelyek antennaként is működhetnek.

3. A födelsínek összefűzése átmenőlyukakkal

• Használat átmenőlyukas fűzés pajzsolt területek körül, a nyomtatott áramkör szélei mentén, valamint nagysebességű jelátmenőlyukak közelében. Sűrűn elhelyezett (≤2 mm) földelési átmenőlyukak hatékonyan tartóztatják meg az EMI-t, és szorosabbá teszik a jelvisszatérési hurkot.
• Differenciális vagy nagysebességű párok esetén, amelyek síneket kereszteznek, gondoskodjon arról, hogy a jelátmenőlyukak mellett földelési átmenőlyukak is legyenek a megfelelő visszatérő áram irányítása érdekében.

4. Többrétegű földsínek használata kritikus alkalmazásokhoz

• A többrétegű NYÁK-kat (például 4, 6 vagy több rétegűeket) mindig egynél több földsínnel kell ellátni az alacsony impedanciájú visszatérési út és további árnyékolás biztosítása érdekében. Fontolja meg a „földszendvics” elrendezést, amikor két földsín fog közre egy jelréteget.
• Példa rétegfelépítésre:  
  • 2. réteg: Szilárd digitális födelsín
  • 4. réteg: Analóg födelsín (csatlakoztatva az ADC csillagpontnál)
  • 6. réteg: Vezetőváz- vagy pajzsfödelsín (kötődobozos vagy RF alkalmazásokhoz)

Gyakorlati födelsík irányelvek—Táblázat

8. Teljesítmény integritás: Tiszta teljesítményellátó hálózat biztosítása

Robusztus tervezés teljesítményintegritás (PI) nem csupán arról szól, hogy feszültséget szállítson az eszközeihez – hanem arról is, hogy minden érzékeny analóg előtagnak, minden nagysebességű digitális jelnek és minden precíziós átalakítónak mindig zajmentes, stabil tápfeszültséget biztosítson bármilyen valós terhelési körülmények között. A vegyes jelű nyomtatott áramkörök (PCB) tervezésében a áramelosztás stratégiák ugyanolyan kritikusak, mint a jelintegritás földelés és az impedancia-szabályozás.

Miért fontos a teljesítmény integritás a vegyes jelű PCB-knél

Egy zajos vagy gyenge teljesítményellátó hálózat (PDN) képes tönkretenni akár a legjobb analóg vagy digitális elrendezést is. Gondoljon csak bele:

• A tápegység hullámossága közvetlenül csatolódhat ADC integrációt , csökkentve az effektív felbontást és az SNR-t, valamint jittert okozva az órajeles interfészeknél.
• Átmeneti feszültségesések („földpotenciál-esések”) a gyors digitális kapcsolásból származóan lépnek fel földugrás vagy kereszthallás, amelyet az analóg áramkörök erősíthetnek vagy demodulálhatnak.
• Elegendőtlen elválasztó kondenzátorok vagy rosszul elhelyezett nagykapacitású kondenzátorok engedhetik meg a feszültségsínek lengését vagy rezgését, ami potenciálisan sértheti a logikai állapotokat és a szenzorleolvasásokat.

Tiszta teljesítményellátás stratégiái

1. Analóg és digitális teljesítménytartományok elkülönítése

• Amennyire lehetséges, külön analóg és digitális síneket használjon. Az analóg tartományt alacsony zajú lineáris stabilizátorokból (LDO) táplálja, míg a hatékony kapcsolóüzemű tápegységek (SMPS) szolgálják ki a digitális tartományokat.
• Kritikus szenzorokhoz vagy magas felbontású ADC-khez további analóg tápellátás-szűrőt (LC vagy ferritgyűrű + kondenzátor) célszerű beépíteni.
• Fizikailag válassza el az analóg és digitális teljesítménysíkokat vagy rétegeket a fogékonyabb részek további izolálása érdekében.

2. PDN-elemzés és impedanciacélok alkalmazása

• Határozza meg és szimulálja a PDN-t PDN analyzer eszközökkel (HyperLynx, Keysight ADS, Ansys, stb.) annak biztosítására, hogy minden chipek maximális terhelési lépésnél is stabil feszültséget kapjanak.
• Állítsa be az impedancia célértéket (Z_target) minden sínhez. Modern logikai áramköröknél (1,2 V, 1,8 V, 3,3 V sínek) ez magas áramerősségű utak esetén akár 10–20 mΩ is lehet.

3. Réteges csatolókondenzátor-elhelyezés

• Helyezzen MLCC-ket (0,01 μF, 0,1 μF, 1 μF) minél közelebb minden tápegységcsaphoz – ideális esetben közvetlenül alá vagy mellette, a legrövidebb úton.
• Használjon nagyobb tömeges kondenzátorokat (10 μF, 22 μF, tantál vagy kerámia) IC-csoportok közelében vagy a tápellátás belépési pontjánál.
• Gyors digitális IC-khez (FPGA, MCU, DDR) további helyi csatolókondenzátorokat használjon a szimultán kapcsolási zaj (SSO) csökkentésére.

Példa: Csatorlókondenzátor-táblázat vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapokhoz

4. A tápcsatlakozó impedancia és rezonancia minimalizálása

• Maximalizálja az áramvezető réteg vastagságát (≥1 oz/ft²) és területét kritikus analóg sínek esetén alacsony ellenállás érdekében.
• Tartsa egyszerűen és folyamatosan a sínek alakját. Kerülje a keskeny nyakakat vagy elágazásokat, amelyek növelik a helyi impedanciát.
• Rövid, széles nyomkövet vezessen az áramforrásból (stabilizátor) a terhelésig, anélkül hogy zajos területek felett haladna át.
• Amennyire lehetséges, kerülje gyorsjelek nyomköveinek elhelyezését zajos vagy szétosztott tápsínek felett.

5. Ferritgyűrűk, LC-szűrők és elhatárolás

• Helyezzen fel ferritgyűrűket az analóg sínek bemeneteire, hogy blokkolja a digitális kapcsolási zajt (pl. MCU magzaj, órajelkörök).
• Használjon LC Pi-hálózati szűrőket az ultracsendes ADC sínekhez vagy szenzorgerjesztéshez.

Esettanulmány: ADC-zaj javítása vegyes jelű nyomtatott áramkörön

Egy ipari IoT-érzékelő modul véletlenszerű csúcsértékeket mutatott az analóg mérésekben, amikor a vezeték nélküli adó-vevő nagy sebességű adatküldésbe kezdett. A PDN-elemzés kimutatta, hogy a nagy kapcsolási áramok egy közös 3,3 V-os sínen keresztül csatolódtak, és befolyásolták az ADC referenciafeszültségét. Miután hozzáadtak egy ferritgyűrűt, további helyi decsúcsolást, valamint elkülönítették az analóg VREF-et a digitális VCC-től, az ADC jel-zaj aránya 22 dB-rel javult, és a zajcsúcsok teljesen eltűntek.

9. Gyártáskönnyítés és együttműködés a gyártókkal

Függetlenül attól, hogy mennyire kifinomult a vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) terv vagy mennyire alaposak az jelintegritás szimulációk, a nyomtatott áramkör sikeressége végül is azon múlik, hogy mennyire jól tudja a kiválasztott gyártó megépíteni, tesztelni és összeszerelni. Tervezés gyártáshoz (DFM) —és a NYÁK-gyártókkal való együttműködés művészete—biztosítja, hogy minden SI-célkitűzés zökkenőmentesen valós, megbízható hardverré alakuljon.

Miért kritikus a DFM a vegyes jelű NYÁK-ok és az SI sikeréhez

A modern vegyes jelű NYÁK-ok gyakran vékony lábú alkatrészeket, HDI rétegződést, pontos impedancia-szabályozást, sűrű átmenőfurat-tömböket és igényes táp/föld elrendezéseket használnak. Ha a tervezés nem eredményez nagy minőségű sorozatgyártást – vagy rendszeresen újra kell dolgozni a gyártásban nem megvalósítható elemek miatt –, akkor minden jelintegráltsági (SI) erőfeszítése hiábavaló.

Főbb DFM szempontok vegyes jelű és nagysebességű tervezéseknél

1. Rétegrend és anyagelérhetőség

• Ellenőrizze a tervezett NYÁK-rétegrendet a gyártóval a layout lezárása előtt – érdeklődjön a megvalósítható rétegszám, minimális dielektrikum-vastagság és rézrétegvastagság felől.
• Olyan anyagokat használjon, amelyeket a gyártó raktáron tart (FR-4, Rogers, alacsony veszteségű laminátumok), és amelyek megfelelnek az ön SI célkitűzéseinek, mint a vezérelt impedancia, alacsony áthallás és magas szigetelés.
• Erősítse meg a rétegek szimmetriáját (a deformálódás minimalizálása érdekében), különösen nagysebességű és HDI tábláknál.

2. Átmenőfurat típusok, oldalarány és fúrási korlátozások

• Ossza meg a projektje a követelményeken keresztül (átfúrt lyukak, mikrovia, vak/temetett) és győződjön meg arról, hogy tervezése megfelel a gyártási lehetőségeknek.
• Tartsa magát az átfúrt lyukaknál legfeljebb 10:1-hez arányokhoz, vagy HDI esetén alkalmazzon lépcsőzetes/egymásra helyezett mikroviákat.
• Kerülje a „speciális feldolgozást” (pl. hátramaradó részek visszafúrása), hacsak SI szempontból feltétlenül szükséges nem – mivel ezek költséget növelik, és csökkenthetik a kitermelést.

3. Impedancia-szabályozás – szimulációtól a valóságig

• Adja meg a célimpedanciákat az összes transzmissziós vonal esetében (50 Ω, 100 Ω diff, stb.) és hivatkozzon a rétegszerkezet geometriájára a gyártási megjegyzésekben.
• Kérjen tesztcsíkokat vagy folyamatközbeni impedancia-ellenőrzéseket a kritikus hálózatok specifikációinak ellenőrzéséhez.
• Erősítse meg a gyártó képességeit a precíziós marásban, lemezbevonásban és dielektrikum-szabályozásban.

4. Rézvastagság, kör alakú gyűrű és vezetékszélesség/távolság

• Állítsa be az átmenőlyuk-szélességet/távolságot és a rézréteg vastagságát az IPC irányelvei és a gyártó korlátai alapján.
  • Érzékeny analóg és teljesítményáramkörök esetén fontolja meg a ≥1 oz/ft² réz használatát a megbízható PI és alacsony feszültségesés érdekében.
• Győződjön meg arról, hogy a furatok körüli gyűrűk (bevonás megbízhatósága érdekében) elérjék a gyártó minimális előírásait.
• Ellenőrizze a forrasztási maszk minimális távolságait – különösen sűrű vegyes jel- és BGA területeken.

5. Tesztelési és mérési hozzáférés

• Helyezzen el tesztpontokat analóg és digitális csomópontokon is; egyeztessen szerelőjével annak biztosítása érdekében, hogy a rögzítőeszközök minden kritikus hálózatot elérhessenek magas alkatrészek, csatlakozók vagy árnyékolókupolák akadályozása nélkül.
• Tervezzen beiktatott és funkcionális tesztelésre – ezek a lehetőségek gyakran felfedik a SI vagy szerelési hibákat.

Hatékony együttműködés a PCB-gyártókkal

• Ossza meg időben és gyakran: Adja meg a rétegszerkezetet, impedanciacélokat, főbb elrendezéseket és sűrűség-térképeket gyártójának minél hamarabb.
• Kérje a DFM átnézését: Hívja meg a visszajelzéseket bármilyen „vörös zászló”-val kapcsolatban (pl. nem gyártható szerkezetek, korlátozott réz távolságok, hőkezelési kihívások).
• Érdeklődjön értékteremtő folyamatokról: Egyes gyártók saját helyszínen kínálnak SI szimulációt, automatizált netlist ellenőrzést vagy fejlett tesztelési/vizsgálati eljárásokat (például röntgen HDI esetén).
• Együttesen tekintsék át a prototípus-visszajelzéseket: Elemezzék közösen az első darabokat forrasztási hibák, váratlan kapacitás/induktivitás vagy SI/EMI problémák szempontjából, és ismételjék meg szükség szerint, mielőtt skáláznának.

DFM és gyártó együttműködési ellenőrzőlista

Gyakorlati példa: Termelési hozam javítása DFM-mel

Egy vezeték nélküli IoT-központ, amelynek 10 rétegű vegyes jelű PCB-je nem felelt meg az impedanciatesztnek a differenciális USB-összeköttetésein az első gyártási sorozatban. A probléma gyökere: az előírt alacsony Dk-jű prepreg engedély nélküli kicserélése miatt az átviteli vonalak impedanciája 100 Ω-ról 115 Ω-ra csúszott, így nem teljesítette a megfelelőségi követelményeket. Közvetlen együttműködéssel a gyártóval, az összes anyag ellenőrzésével, valamint a rétegsorozat dokumentációjának hozzáadásával a Gerber-fájlokhoz a tervezés a következő sorozatban már mind az SI, mind az EMI/EMC teszteket sikeresen teljesítette – 100%-os hozammal.

10. Vegyes jelű PCB-k megbízhatósági tesztelése

Alapos tesztelés a megbízhatóság végső garanciája vegyes jellegű nyomtatott áramköri lapra (PCB) minőség És jelintegritás . Még a legpontosabban megtervezett áramkörök is hordozhatnak gyártási hibákat, SI-problémákat vagy előre nem látható, valós világbeli sebezhetőségeket. A komplex érvényesítési stratégiák alkalmazásával, amelyek kifejezetten az analóg és digitális alrendszereket is figyelembe veszik, védelmet nyújthat terméke működőképessége, megfelelősége és hosszú távú megbízhatósága számára.

Miért létfontosságú a teljes körű tesztelés

A vegyes jellegű NYÁK-ok egyedülálló módon kombinálják az analóg érzékenységet és a nagysebességű digitális kapcsolást – olyan tesztelési környezetet teremtve, ahol akár a legkisebb zavar vagy parazita hatás is rendszer szintű hibákat okozhat. A fel nem ismert problémák, mint például a földugrás, feszültségátmenetek vagy órajel ingadozások tönkretehetik a hónapokig tartó tervezési munkát, és csökkenthetik a termék terepen való ellenállóságát.

Főbb teszttípusok vegyes jelű NYÁK-okhoz

1. Funkcionális teszt

• Cél: Ellenőrzi, hogy az analóg és digitális áramkörök is megfelelnek-e a tervezési specifikációknak.
• Módszerek:  
  • Ismert analóg jeleket vezetnek be, és ellenőrzik az ADC/DAC átviteli függvényeit linearitás, SNR és THD szempontjából.
  • Logikai analizátorok és protokoll-teszterek használata digitális buszok (SPI, I2C, CAN, USB, HDMI) időzítésének, hibamentes átvitelének és protokoll-szabványoknak való megfelelésének ellenőrzésére.
  • Visszacsatolt minták és önellenőrző firmware eljárások alkalmazása a kártyaszintű inicializáláshoz.

2. Környezeti terhelési teszt

• Cél: Rejtett hibák vagy SI-sebezhetőségek felderítése extrém hőmérséklet, páratartalom és rezgés hatására.
• Módszerek:  
  • Hőmérsékletciklusos tesztelés (pl. –40 °C-tól +85 °C-ig), bekapcsolt és kikapcsolt állapotban.
  • Páratartalom-expozíciós tesztek, különösen fontosak az analóg előtérhez vagy a környezethez kitett nagysebességű bemenetek/kimenetekhez.
  • Rezgés- és ütés-szimuláció – jelveszteségek, földugrások vagy csatlakozóhoz kapcsolódó SI-problémák nyomon követése.

3. EMI/EMC megfelelőségi teszt

• Cél: Biztosítja, hogy a kártya kisugárzása és érzékenysége szabályozási határokon belül maradjon (FCC, CISPR, gépjárműipar, orvostechnika stb.).
• Módszerek:  
  • Sugárzott zavarok: A kártya pásztázása anekhoikus kamrában zajos órajelek, gyors adatsorok és teljesítménytartományok EMI-kibocsátásának mérésére.
  • Vezetett zavarok: Ellenőrizze, hogy zaj jut-e a nyomtatott áramkör tápellátási vonalaira.
  • Zavartűrési tesztelés: Sugározza be az áramkört rádiófrekvenciás energiával vagy elektrosztatikus kisülési impulzusokkal, és erősítse meg az analóg/digitális működés stabilitását.

Kevertek jelű NYÁK-teszteléshez használt gyakori berendezések

Ajánlott tesztelési munkafolyamat

• Tesztpontok tervezése az elrendezésben: Analóg és digitális hozzáférés is legyen biztosítva – ügyelve arra, hogy tiszta területek maradjanak oszcilloszkóp, logikai próbafej vagy RF-mérések számára.
• SI/PI szimulációk futtatása gyártás előtt: Ellenőrizze a kritikus hálózatokat a virtuális prototípusban, mielőtt hardverre kötelezné el magát.
• Prototípus készítése, hibakeresés és dokumentálás: Elemezze a korai verziókat az SI eltérésekre (szemzáródás, jitter, zaj) és jegyezze fel az okot és a korrekciós lépéseket.
• Alapos megfelelőségi tesztelés végzése: Még a nem minősített termékek is profitálnak az EMI/EMC tesztelésből, amely gyakran felfedi a layout, földelés vagy árnyékolás hiányosságaiból adódó váratlan SI problémákat.
• Figyelje az első üzembe helyezés során: A valós világbeli visszajelzések nagy értékűek a folyamatos SI-ellenőrzéshez, különösen akkor, ha az alkalmazások változó környezeteket foglalnak magukba.